工业软件是开起制造企业智能化的金钥匙(图解)

导读：本图文从我国制造企业的现状出发，根据智能制造系统的理论和工信部文件精神；提出制造企业智能化的框架结构，介绍工业软件在其框架结构中的作用及发展趋势，得出工业软件是开起制造企业智能化的金钥匙的论断。

关键词：工业软件，制造企业，智能化

0  我国制造企业的现状

制造企业智能化是当今工厂在设备智能化、管理现代化、信息计算机化的基础上达到的新的阶段，很多制造企业都在大力布局智能工厂。然而当前我国大多数企业、行业智能制造系统都还处于局部应用阶段，只有少数大企业单项业务信息技术覆盖面较高，关键业务环节应用系统之间实现了一定的协同和集成。从制造企业生产力水平来看，大量企业处于工业2.0要补课，有些企业处于工业3.0待普及，有个别企业处于工业4.0要示范。从工业1.0到工业4.0的企业特点如图1所示。

       图1    从工业1.0到工业4.0的企业特点

1  制造企业智能化的框架结构

制造企业智能化的框架结构分为三层：框架结构核心层、中间层和外围层如图2所示。。

图2制造企业智能化的框架结构

3    制造企业智能化的框架结构核心层

制造企业智能化的框架结构核心层如图3所示。

图3智能制造系统核心层

生产MEC SCADA

计划PDM   PLM

管理CAD  ERP

中心 SCM   CRM

智能制造系统核心层框架结构整个系统是一个多智能体分布式网络结构 ,分成四个部分:中心层、 管理层、 计划层和生产层。每个层由具有自治性的多智能体组成 ,这种多智能体具有相似的结构 ,但根据任务的不同而有不同的自学习、 自适应、 自组织、 自维护功能。智能系统有一定的容错能力 ,可以在不完整的信息或偶然误差出现时正常地工作。系统与因特网兼容 ,可以进行企业动态联盟、 招标、 投标及电子商务 ,

4   制造企业工业软件

工业软件是在工业领域里应用的各种软件(图4) 。工业软件大体上分为两个类型：嵌入式软件和非嵌入式软件。嵌入式软件是嵌入在控制器、通信、传感装置之中的采集、控制、通信等软件，非嵌入式软件是装在通用计算机或者工业控制计算机之中的设计、编程、工艺、监控、管理等软件。

图4   工业软件是在工业领域里应用的各种软件

一类是植入到硬件产品或生产设备之中的嵌入式软件，它可以细分为操作系统、嵌入式数据库和开发工具、应用软件等，他们被植入硬件产品或生产设备的嵌入式系统之中，达到自动化、智能化的控制、监测、管理各种设备和系统运行的目的，对应工业4.0中生产设备中的应用。典型工业嵌入式软件如图5。

图5  典型工业嵌入式软件

另一类则是对生产制造进行业务管理的，各种工业领域专用的工程软件。例如，产品生命周期管理系统（PLM），从产品研发、产品设计、产品生产、流通等各个环节对产品全生命周期进行管理；各种计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助分析（CAE）、辅助工艺（CAPP）、产品数据管理（PDM）等实现生产和管理过程的智能化、网络化管理和控制，对应工业4.0中生产管理中的应用。典型工业非嵌入式软件如图6。

图6    典型工业非嵌入式软件

所以说，工业4．0将工业软件提升到了前所未有的高度(图5)。工业4．0将各种工业软件充斥到制造流程之中，从供应链管理、产品设计、生产管理、企业管理等四个维度，提升“物理世界”中的工厂／车间的生产效率，优化生产工程。工业4．0中囊括了PDM（生产数据管理）、SCM（产业链管理）、PLM（产品生命周期管理）、CAD（计算机辅助设计）等软件系统以及数据处理系统，能够将分散的各种信息汇总分析，从而解决产品生命周期的不断缩短、物流交货周期的不断加快以及客户定制要求的多样化的问题，为制造工艺带来决定性的影响。

5、 制造企业智能化对工业软件的要求

可以说，工业软件技术支撑了绝大部分的生产制造过程。全球正在出现以信息网络、智能制造为代表的新一轮技术创新浪潮。而在这一浪潮中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的领域和业态。创造新价值的过程也因软件系统而发生改变，产业链分工将被重组。这个新型的产业链将使制造业不再仅仅是硬件制造的概念，而将更多地融入软件技术、自动化技术、现代管理技术与新的服务模式。

 工业软件技术使智能系统具有五个典型特征(图7)：

图7   智能系统的五个典型特征

6 结论

无论是物联网、大数据、云计算，还是智能制造、人工智能、区块链，这些被市场津津乐道的热门概念背后的关键核心支撑技术，都是软件如图8。

图8

工业软件是开起制造企业智能化的金钥匙如图9。

图9

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